JP2014513228A - 一体型シェルおよびバッフルを備えた排気ガス後処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、コストが安くかつ複雑でない改善された排気ガス処理装置を提供することにある。
【解決手段】内側シェルと、外側シェルと、これらの内側シェルと外側シェルとの間に配置された断熱材とを有する排気ガス処理装置。入口チューブは、内側シェルにより形成されたキャビティと連通する端部を有している。内側シェル内には、エンジン排気ガスを処理する基板が配置されている。バッフル板は複数の孔を有し、これらの孔は、排気ガスが基板に流入する前に孔を通るように配置されている。バッフル板は、内側シェルおよび入口チューブの端部を支持している。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関からの好ましくない排出物質を低減させる排気ガス処理装置に関し、より詳しくは、排気ガス処理装置用の簡単化された断熱ハウジングに関する。

このセクションは、本発明に関する背景技術情報を提供するものであるが、必ずしも従来技術ではない。

内燃機関から排出される排気ガスを処理するため、触媒コンバータ、ディーゼル酸化触媒、ディーゼル微粒子フィルタ等の排気ガス処理装置が種々の用途に使用されている。多くのガス処理装置は、断熱材により分離された内側ハウジングおよび外側ハウジングを有している。また、幾つかの排気ガス処理装置のハウジングは、異なるチャンバを形成するための、すなわち排気ガス処理装置内の流体を混合するための多くのパネルまたはセクションを有している。

一般的なハウジングは、スタンピング加工された金属シートを用いて、スプリットデザインすなわち「クラムシェル（clam shell）」デザインを形成している。この場合、内側ハウジングおよび外側ハウジングは、別々のクラムシェルコンポーネントから形成される。排気ガス入口および出口、および場合によっては排気ガス流中に試薬を射出するための他の入口を形成するのに、他のスタンピング加工部品が形成されかつ溶接される。排気ガス処理装置のハウジングは、比較的複雑で、コストが嵩みかつ組立てが困難なものとなっている。したがって、小型で、コストが安くかつ複雑でない改善された排気ガス処理装置を提供することが望まれている。

このセクションは本発明の概要を説明するためのものであり、本発明の全範囲または全ての特徴を広範囲に開示するものではない。

本発明の排気ガス処理装置は、内側シェル、外側シェル、および内側シェルと外側シェルとの間に配置された断熱材を有している。入口チューブは、内側シェルにより形成されたキャビティと連通している端部を有している。内側シェル内には、エンジンの排気ガスを処理する基板が配置されている。バッフル板は複数の孔を有し、これらの孔は、排気ガスが基板に流入する前にこれらの孔を通るように配置されている。バッフル板は、内側シェルおよび入口チューブの端部を支持している。

本発明の排気ガス処理装置は、外側フードに連結された外側管状ボディを備えた外側シェルを有している。内側シェルは、内側フードに連結された内側管状ボディを有している。内側シェルと外側シェルとの間には、断熱材がサンドイッチされている。入口チューブは、内側シェルにより形成されたキャビティと連通している端部を有している。内側シェル内には、エンジンの排気ガスを処理する基板が配置されている。入口チューブおよび外側管状ボディには、入口板が固定されている。バッフル板は入口板に対して実質的に平行に延び、内側管状ボディの端部に固定され、かつ入口チューブの端部を支持している。バッフル板は複数の孔を有し、これらの孔は、入口チューブを通って流れる排気ガスが１８０°反転して、基板に流入する前にこれらの孔を通るように配置されている。

他の適用領域は、本明細書での説明から明らかになるであろう。この要約での説明および特別な例は、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。

本明細書で説明する図面は、可能な全ての実施形態ではなく、選択された実施形態のみを例示することを目的とするものであり、また本発明の範囲を限定することを意図するものでもない。

本発明の原理にしたがって構成された排気ガス処理装置を示す斜視図である。 図１の排気ガス処理装置を示す断面図である。 バッフル板を示す平面図である。 バッフル板を示す側面図である。 入口板を示す斜視図である。 排気ガス処理装置を示す断面図である。 内側フードを示す斜視図である。 外側フードを示す斜視図である。

幾つかの図面を通して、同じ参照番号は同じ部品を示す。

添付図面を参照して、例示の実施形態を添付図面を参照してより完全に説明する。

図１〜図８には、排気ガス処理装置の一例が参照番号１０で示されている。排気ガス処理装置１０は、ハウジング１６内で第２基板１４の上流側に配置された第１基板１２を有している。第１基板１２はディーゼル酸化処理触媒または選択的触媒還元装置で構成でき、一方、第２基板１４はディーゼル微粒子フィルタまたはスリップ触媒で構成できる。第１基板１２および第２基板１４の代わりに、他の排気ガス処理要素を使用できる。また、本発明は、ハウジング１６内に１つ以上の基板を収容する排気ガス処理装置に関する。図示の２基板構成は、単なる例示目的である。

ハウジング１６は内側シェル組立体１８を有し、該内側シェル組立体１８は、内側入口２２および内側出口２４に固定された中央チューブ２０を備えている。第１基板１２および第２基板１４は、第１マット２８を第１基板１２と中央チューブ２０との間に圧縮し、かつ第２マット３０を第２基板１４と中央チューブ２０との間に圧縮するため、スタッフィング法またはサイジング法を用いて内側シェル１８内に保持される。ハウジング１６はまた、内側シェル１８を包囲する外側シェル３４を有している。断熱材３６が、内側シェル１８を包囲しかつ外側シェル３４と内側シェル１８との間に配置されている。

内側端キャップ４２は、内側出口２４に固定されるフランジ４８を有している。内側端キャップ４２と外側端キャップ４４との間に断熱材４６が捕捉されている。外側端キャップ４４は、外側シェル３４に固定されるフランジ５０を有している。内側端キャップ４２は、外側端キャップ４４に固定される。出口パイプ組立体５２は、内側パイプ５４に固定された外側パイプ５６を有している。内側パイプ５４と外側パイプ５６との間には、断熱材５７（図６）が配置されている。内側パイプ５４は、外側シェル３４および内側シェル１８の両方を通って延び、第２基板１４の下流側に形成されたキャビティ６０と連通している第１端部５８を有している。出口パイプ組立体５２の反対側の第２端部には、出口６２が形成されている。

外側フード７２、内側フード７４および断熱材７６は、協働して、内側端キャップ４２とは反対側の内側シェル組立体１８および外側シェル３４の端部を包囲する。外側フード７２は内方に延びた複数の突出部７８を有し、各突出部７８は、これを貫通して延びている孔８０を備えている。内側フード７４は外方に延びた複数の突出部８２を有し、該突出部８２は、外側フード７２の内方に延びた突出部７８と係合するように配置されている。バッフル板８６は、入口板８８、入口チューブ９０および内側フード７４と協働している。入口板８８は実質的に平らな部分９６を有し、該部分９６は、これを貫通して延びている第１フランジ１０２により形成された第１孔１００を備えている。第２フランジ１０６により第２孔１０４が形成されている。周囲の第３フランジ１０８が平らな部分９６を包囲している。

バッフル板８６は実質的に平らなパネル１１６を有し、該パネル１１６はこれを貫通するフランジ１２０により形成された孔１１８を備えている。軸線方向に突出するボス１２４は、端面１２８および平らなパネル１１６と交差する円筒壁１２６を有している。複数の孔１３２が端面１２８を貫通している。孔１３２のサイズは異なっており、孔１３２ａの直径は孔１３２ｂより大きく、孔１３２ｂの直径は孔１３２ｃより大きい。最大直径を有する孔１３２ａは、排気ガス圧力が最小である、入口チューブ９０に最も近い位置に配置されている。最小直径の孔１３２ｃは、排気ガス圧力が最大である、入口チューブ９０から最も離れた位置に配置されている。中間サイズの孔１３２ｂは、中間排気ガス圧力の位置に配置されている。孔１３２の配置およびサイズをこのように定めることにより、実質的に均一な排気ガスの流れが、バッフル板８６と第１基板１２の上流側端部１３８との間のキャビティ１３６に流入する。より詳細に説明するように、組立ての補助をするための複数のスロット１４２が、円筒壁１２６を貫通して、周方向に間隔を隔てて配置されている。断熱材１４４が入口チューブ９０を包囲しておりかつバッフル板８６の平らなパネル１１６と入口板８８の平らな部分９６との間に捕捉されている。入口チューブ９０および内側板８８には、入口エスカチオン（escutcheon）１４６が固定されている。入口チューブ９０と入口エスカチオン１４６との間には断熱材１４７が捕捉されている。入口フランジ１４８は、排気ガス導管（図示せず）への排気ガス処理装置１０の連結を容易にするため、入口チューブ９０の端部に形成されている。内側シェル１８と外側フード７２との間にサーマルブレーク１４９を設けるため、バッフル８６は外側フード７２から間隔を隔てて配置される。

排気ガス処理装置１０は、ハウジング組立体１６の形成に必要なコンポーネントの数を最小にするように構成されている。ハウジング組立体１６を製造するとき、稼働年数に適した頑丈な組立体を構成するのに有効な特別な組立て方法が考えられる。排気ガス処理装置１０の製造−組立て方法は、スタンピング、フォーミング、さもなくば予め導入されたコンポーネントを得ることにより開始される。入口エスカチオン１４６は入口チューブ９０を越えて配置され溶接される。入口エスカチオン１４６がフランジ１０６により形成された第２孔１０４内に挿入される。入口エスカチオン１４６はまた、フランジ１０６に溶接される。

入口板８８および入口チューブ９０の組立ては、ここで第１フランジ１０２と外側シェル３４とを溶接することにより、外側シェル３４に連結される。断熱材１４４が入口チューブ９０の周囲に配置される。入口チューブ９０を孔１１８に通すことにより、バッフル板８６が配置される。入口チューブ９０のサイズは、該入口チューブ９０の外表面とバッフル板８６のフランジ１２０との間に圧嵌め相互連結が形成されるように定められる。内側入口２２の端部は、該内側入口２２の円筒壁がバッフル板８６の円筒壁１２６に隣接するように、ボス１２４により形成された中空部内に受入れられる。バッフル板８６は、互いに周方向に間隔を隔てて配置されたスロット１４２内にタブを溶接することにより、内側シェル１８に固定される。

この組立て時点で、入口板８８、入口チューブ９０およびバッフル板８６が内側シェル１８および外側シェル３４に連結される。内側フード７４が図２に示すように配置され、かつフランジ１２０または円筒壁１２６が内側フード７４に隣接する位置でバッフル板８６に溶接される。断熱材７６が、外側フード７２の内表面１５４に接触するように配置される。外側フード７２および断熱材７６は、断熱材７６が内側フード７４と外側フード７２との間に捕捉される位置に移動される。外側フード７２は入口板８８の第３フランジ１０８に溶接される。内方に延びた突出部７８が、外方に延びた突出部８２に溶接される。孔８０は、プラグ溶接またはシール溶接等の溶接方法により、溶接棒材料で充填される。

内側パイプ５４が外側シェル３４および内側シェル１８を貫通するように配置され、第１端部５８がキャビティ６０と連通するように配置する。内側パイプ５４が内側シェル１８に圧嵌めされる。内側パイプ５４の外表面の周囲が、断熱材５７により包囲される。外側パイプ５６が内側パイプ５４を包囲するように配置され、かつ外側シェル３４にシール溶接される。

排気ガス処理装置１０の上述の方法および構造が、装置の全体的サイズを低減させることは理解されよう。より詳しくは、符号「Ａ」で示す入口軸線と符合「Ｂ」で示す基板軸線との間のオフセット距離は、競合装置と比較して大幅に小さくなっている。本発明の構成は、両軸線Ａ、Ｂ間の距離を、外側シェルの半径と内側チューブの内径との和に実質的に等しいか、これより小さくできる。排気ガス処理装置１０の構造はまた、断熱材により外側シェルを内側シェルから間隔を隔て、排気ガス処理装置１０内の排気ガスのエネルギ含有量を維持し、かつ装置の外皮温度を最低にすることができる。本発明はまた、一般的には断熱されない入口チューブ９０および外側パイプ組立体５２の相互連結部の位置およびこれらの周囲に配置されることを開示している。

本発明の実施形態の上記説明は、図示および説明を目的として行ったものであり、本発明を完全に開示したものでも、本発明を限定するものでもない。特定実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、特定実施形態に限定されるものではなく、互換可能でありかつ特別に図示しまたは説明したものを除き、選択された実施形態に使用できるものである。また、実施形態と同じものは、多くの態様で変更できる。このような変更は本発明から逸脱するとみなすべきではなく、本発明の範囲内に包含されるべきものである。

１０ 排気ガス処理装置
１２ 第１基板
１４ 第２基板
１６ ハウジング
１８ 内側シェル組立体
３４ 外側シェル
３６、４６、７６、１４４、１４７ 断熱材
６２ 出口
８６ バッフル板
９０ 入口チューブ

Claims (19)

1. 内側シェルと、
   外側シェルと、
   内側シェルと外側シェルとの間に配置された断熱材と、
   内側シェルにより形成されたキャビティと連通している端部を備えた入力チューブと、
   内側シェル内に配置された、エンジン排気ガスを処理する基板と、
   複数の孔を備えたバッフル板とを有し、該バッフル板は、排気ガスが基板に流入する前に孔を通るように配置され、バッフル板は内側シェルおよび入口チューブの端部を支持していることを特徴とする排気ガス処理装置。
2. 前記バッフル板は、入口チューブと係合する周方向に延びたフランジを有することを特徴とする請求項１記載の排気ガス処理装置。
3. 前記バッフル板は、内側シェルの端部を受入れる凹部を有していることを特徴とする請求項２記載の排気ガス処理装置。
4. 入口板を更に有し、該入口板は、入口チューブを受入れる第１孔および出口シェルを受入れる第２孔を備えていることを特徴とする請求項３記載の排気ガス処理装置。
5. 前記入口チューブはバッフル板に圧嵌めされていることを特徴とする請求項４記載の排気ガス処理装置。
6. 前記バッフル板および入口板は、互いに実質的に平行に延びておりかつ互いに間隔を隔てていることを特徴とする請求項５記載の排気ガス処理装置。
7. 前記バッフル板と入口板との間に配置された断熱材を更に有することを特徴とする請求項６記載の排気ガス処理装置。
8. 前記基板の外表面と内側シェルの内表面との間に配置された圧縮性マットを更に有することを特徴とする請求項７記載の排気ガス処理装置。
9. 前記バッフル板は内側シェルを包囲する管状壁部を有し、該管状壁部は、内側シェルへの溶接部を受入れる周方向に間隔を隔てた複数のスロットを備えていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス処理装置。
10. 前記入口チューブにより定められる排気ガス流の軸線は、基板を通る排気ガス流の軸線に対して実質的に平行であり、両軸線は外側シェルの半径と内側チューブの内径との和に実質的に等しいか、これより小さい距離オフセットしていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス処理装置。
11. 外側フードに連結された外側管状ボディを備えた外側シェルと、
    内側フードに連結された内側管状ボディを備えた内側シェルと、
    内側シェルと外側シェルとの間にサンドイッチされた断熱材と、
    内側シェルにより形成されたキャビティと連通している端部を備えた入口チューブと、
    内側シェル内に配置された、エンジン排気ガスを処理するための基板と、
    入口チューブおよび外側管状ボディに固定された入口板と、
    該入口板に対して実質的に平行に延びているバッフル板とを有し、該バッフル板は内側管状ボディの端部に固定されかつ入口チューブの端部を支持しており、バッフル板は複数の孔を備え、該孔は、入口チューブを通る排気ガス流が１８０°反転して、基板に流入する前に基板を通るように配置されていることを特徴とする排気ガス処理装置。
12. 前記バッフル板は、内側シェルの端部を受入れる凹部を有していることを特徴とする請求項１１記載の排気ガス処理装置。
13. 前記バッフル板は、入口チューブと係合する周方向に延びたフランジを有することを特徴とする請求項１２記載の排気ガス処理装置。
14. 前記入口チューブはバッフル板に圧嵌めされていることを特徴とする請求項１３記載の排気ガス処理装置。
15. 前記バッフル板と入口板との間に配置された断熱材を更に有することを特徴とする請求項１４記載の排気ガス処理装置。
16. 前記基板の下流側で内側シェル内に配置された他の基板を更に有することを特徴とする請求項１１記載の排気ガス処理装置。
17. 前記入口チューブを通る全ての排気ガス流が、両基板を通ることを特徴とする請求項１６記載の排気ガス処理装置。
18. 前記外側フードは複数の内向き突出部を備え、該内向き突出部は内側フードの複数の外向き突出部に固定されており、内側フードの大部分はバッフル板に対して実質的に平行に延びていることを特徴とする請求項１１記載の排気ガス処理装置。
19. 前記バッフル板は内側シェルを包囲する管状壁部を有し、該管状壁部は、内側シェルへの溶接部を受入れる周方向に間隔を隔てた複数のスロットを備えていることを特徴とする請求項１１記載の排気ガス処理装置。
    
    
    

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